Licence physique applications formation expérimentale électricité

Fourier Grenoble

Description

Niveau: Supérieur, Licence, Bac+3
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Licence physique applications- formation expérimentale électricité 1 Plate-forme 3E (Électricité, Electronique, Electrotechnique) C.E.S.I.R.E. – Université J.Fourier Grenoble Pour votre propre sécurité, appelez l'enseignant pour vérification avant de mettre sous tension les montages sous 220 Volts. LPA - FORMATION EXPÉRIMENTALE / ÉLECTRICITÉ 2002 / 2003 GÉNÉRALITÉS SUR LE DÉROULEMENT DES T.P. I - FONCTIONNEMENT DES TP L'un des buts de ces TP est de vous apprendre à manipuler avec autonomie. Les énoncés de TP sont volontairement lapidaires. Utilisez la bibliographie (donnée en début d'énoncé) et les notices des appareils mis à votre disposition. Préparez le TP avant la séance (lire l'énoncé et répondre aux questions). Au cours des séances de TP, il est recommandé de vous familiariser avec TOUT le matériel mis à disposition. Au début et à la fin de la séance, la table de manip est vide. Le numéro de l'armoire dans laquelle ranger un appareil est indiqué sur l'appareil.

• source de tension


• distribution electrique


• wattmètres


• déviation maximale de l'aiguille sur le wattmètre au prix du dépassement de gamme de courant


• incertitudes absolue


• appareil

Sujets

• Grenoble
• Source de tension
• Appareil

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Extrait

LPA  FORMATION EXPÉRIMENTALE / ÉLECTRICITÉ

 2002 / 2003

GÉNÉRALITÉS SUR LE DÉROULEMENT DES T.P.

I  FONCTIONNEMENT DES TP L'un des buts de ces TP est de vous apprendre à manipuler avec autonomie. Les énoncés de TP sont volontairement lapidaires. Utilisez la bibliographie (donnée en début d'énoncé) et les notices des appareils mis à votre disposition.Préparez le TP avant la séance (lire l'énoncé et répondre aux questions). Au cours des séances de TP, il est recommandé de vous familiariser avec TOUT le matériel mis à disposition. Au débutetla fin de la séance, la table de manip est vide. Le numéro de l’armoire dans à laquelle ranger un appareil est indiqué sur l’appareil. Il vous est demandé de rendre un compterendu succinct (1 feuille rectoverso) par binôme à chaque séance, portant sur une partie du TP choisie par l’enseignant. L'examen consistera en des mesures et quelques calculs sur des montages que vous réaliserez vousmême (le schéma ne sera pas donné systématiquement) et qui seront assez proches de ceux faits en TP. Vous disposerez de vos notes manuscrites personnelles et des notices des appareils.

II  REGLES DE MANIPULATION Il est essentiel de pouvoir justifier votre choix d'appareils (par exemple un multimètre de poche n'est pas fait pour effectuer une mesure précise), de montage et de valeurs dechaqueélément (résistance, capacité, tension et fréquence des générateurs basse fréquence (GBF), ...). Utilisez toujours la pleine gamme de résolution des appareils. Par exemple, pour les mesures à l'oscillo cela se traduit par des mesures plein écran. Exception notable : ne pas chercher la déviation maximale de l'aiguille sur le wattmètre au prix du dépassement de gamme de courant ou de tension. Une bonne habitude pour construire un circuit consiste à brancher les fils du circuit principal en partant et en revenant au générateur,puis, dans un second temps, à brancher les circuits en dérivation. Une certaine logique dans le choix des couleurs des fils est indispensable pour le contrôle et la clarté du montage : noir pour les fils vers la masse, rouge pour le circuit principal, et par exemple vert pour les dérivations (voltmètres ...).L’utilisation de cordons de sécurité est obligatoire lorsque vous manipulez des fortes tensions(> 10 V, cela est bien sûr valable en particulier pour tout circuit utilisant la tension dusecteur). Pour votre propre sécurité, appelez l'enseignant pour vérification avant de mettre sous ! tension les montages sous 220 Volts.

III  PROTECTION DES APPAREILS

 Licence physique applications formation expérimentale électricité 1 Plateforme 3E (Électricité, Electronique, Electrotechnique) C.E.S.I.R.E. – Université J.Fourier Grenoble

Tous les appareils peuvent brûler / claquer / lâcher si on n'y prête pas garde. Pour chaque appareil, il faut connaître la(les) quantité(s) qui présente(nt) un maximum admissible. Par exemple : tension pour les oscillos, multimètres, capacités, wattmètres, ... intensité pour les boites AOIP (correspond en fait à une puissance maximale dissipée), multimètres, wattmètres, humains (30 à 50 mA), ... puiss. électrique pour les transformateurs, résistances, ...

IV  LA SECURITE EN SALLE DE TP

1 2 1 2 2 0 7 V V (p/) N 3 2 220 V 380 V distribution électrique domestique

127 V N 3

1

220 V

(p/)

2

distribution électrique dans notre bâtiment

Dans les installations électriques domestiques, les prises délivrent :  le neutre  une des trois phases (220 V efficace par rapport au neutre)  une terrelocale, c'est à dire un fil directement relié à la terre sous le bâtiment. Au niveau du générateur, EDF connecte le fil de référence des trois phases, appelé neutre, à la terre. Le neutre est régulièrement relié à la terre le long des lignes de transport de l'électricité. Comme la terre n'est pas un conducteur idéal, il existe une ddp résiduelle, typiquement inférieure à 1 V, entre le neutre d'une prise domestique et la terre. Si on touche le neutre, le corps qui est connecté à la terre (pieds, appuis...) ferme le circuit entre la terre, le neutre du réseau et le relais EDF. La résistance de ce circuit étant grandeetla source de tension faible, le courant traversant notre corps est infime et il n'y a pas de risque. Par contre, si on met un doigt dans la phase, la décharge est bien réelle.

La tension délivrée par EDF dans notre bâtiment est du 380 V triphasé : les trois phases à 380 V sont déphasées de 2p/3 les unes par rapport aux autres. Un transfo ramène ces trois tensions à 127 V. Entre deux phases, la tension est donc 127 * 2 * sin (p/3) = 220 V. Dans ce bâtiment de TP, on trouve donc dans les prises deux phases (plus la terre). Il y a un piège puisque les appareils électriques (entre autres les autotransformateurs) sont conçus pour fonctionner sur des installations classiques pour lesquelles un seul fil est dangereux. L'interrupteur de mise sous tension de l'appareil ne ferme ou n'ouvre la connection qu'à une seule phase. Ces appareils restent donc en permanence connectés à la deuxième phase.

Conclusion : Dans notre salle de TP, un autotransfo branché sur le secteurreste dangereux même si l’interrupteur est ouvert. Utilisez donc systématiquement desfils de sécuritéetfaites vérifier votre montage par l’enseignant avant la mise sous tension.

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V  MISE A LA TERRE DE LA MASSE DES APPAREILS

Supposons qu'un faux contact apparaisse à l'intérieur d'un appareil, reliant la carcasse (c’est à dire la masse) de l'appareil à la phase du secteur. Si un étudiant touche la carcasse, il fermera le circuit : phase  carcasse  étudiant  sol  terre  neutre. Par sécurité, des normes imposent que toutes les carcasses des appareils soient reliées directement à la terre. Dès que le faux contact se produit, le circuit se ferme (sans l’intervention de l’étudiant !) et cette fuite à la terre fait disjoncter le disjoncteur. En résumé :masse= carcasse métallique de l’appareil, reliée à laterrepour des raisons de sécurité. Une conséquence de ces normes est que l'un des deux pôles de chaque sortie des GBF (générateur basse fréquence), et de chaque entrée des oscillo est relié à la masse de l’appareil, donc à la terre. Il sera parfois nécessaire de s'affranchir de cette contrainte (par exemple pour visualiser à l’oscillo une différence de tension entre deux points dont aucun n’est relié à la masse, ou pour disposer d'un générateur à différence de potentiel flottante). Pour cela, on utilisera un transformateur d’isolement. Si on l'oublie, cette mise à la terre des masses des appareils est souvent une source de courtcircuit dans les montages. Pour éviter cela, prenez l’habitude de dessiner un schéma du montage avant de le réaliser, en précisant la position des masses des différents appareils. Dans l’exemple suivant, on voit que le branchement est correct dans le montage de gauche, alors qu’à droite (on a juste inversé le branchement de l’oscillo) la résistance est courtcircuitée. V R V R

masse de l’oscillo (reliée à la terre)

 R

masse du générateur (reliée à la terre)

GBF

C

 R

GBF

C

Ce problème se posera à chaque fois que l’on aura dans un même circuit un oscillo (non différentiel) et une source de tension dont un des deux pôles est relié à la terre (c’est le cas d’un GBF non isolé). L’utilisation d’un voltmètre, par contre, ne pose pas ce type de problème car il mesure une différence de potentiel entre deux points dont aucun n’est relié à la masse (tout comme un oscillo différentiel).

Les alimentations continues à trois bornes de sortie notées + / GND / , délivrent une tension entre les bornes + et  sans lien avec la terre (tension flottante), sauf si vous choisissez de relier l’une des deux bornes (+ ou ) à la terre (GND).

Si vous utilisez une alimentation continue dont les bornes sont notées –15 V / 0 / +15 V (alimentations généralement utilisées pour les ampliop), vous obtiendrez aussi une tension flottante, mais il faut se brancher entre les bornes + 15 V et 0 pour avoir une tension de + 15 V (entre les bornes –15 V et + 15 V, on obtient + 30 V). En cas de doute, ayez le bon réflexe : vérifiez au voltmètre.

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